文献综述

1.自由基活性聚合

聚合物合成的控制主要是指聚合物结构的控制和聚合物分子量的控制。活性聚合可以得到分子量分布极窄的聚合物,是控制聚合物分子量最理想的方法。

活性聚合中依引发机理的不同,分为阳离子活性聚合、阴离子活性聚合、配位活性聚合、自由基活性聚合等。

自由基聚合可聚合的单体多、反应条件温和易控制,实现工业化生产容易。当今市场上60%以上的合成聚合物产品是由自由基聚合工艺制备的。所以,活性自由基聚合具有极高的实用价值。但是,自由基不稳定,极易发生双自由基终止反应,难以实现自由基活性聚合。

2.g-C₃N₄和TiO₂的光催化性

2.1g-C₃N₄

由富含土壤的元素制成的聚合石墨（g-C₃N₄）是特别令人感兴趣的。石墨碳氮化物（g-C₃N₄）不仅是环境大气中碳氮化物最稳定的同素异形体，而且由于存在碱性表面位点，它还具有丰富的表面性质，这对于包括催化在内的许多应用具有吸引力。理想的g-C₃N₄仅由C-N键组成，在π状态下没有电子局域化。Wang等人首次报道了聚合物g-C₃N₄对光催化的适用性。与传统的无机金属催化剂相比，这种不含金属的材料具有高化学稳定性，并且由于其聚合物性质可以根据需要定制，使其成为水溶液中有前景的光催化剂。然而，由于大的光学带隙（2.7eV，这对应于在λ处利用太阳能）和光生电子-空穴对的快速复合率，g-C₃N₄的光催化效率仍然受到限制。

2.2 TiO₂

TiO₂是一种流行的光催化剂，可以去除大部分污染物，但其宽带隙（3.2 eV）限制了其在太阳光谱可见区域的功能。通过过渡金属和/或阴离子取代的带隙工程，TiO₂的表面改性和染料敏化等几种策略被用于将其功能扩展到可见光。尽管掺杂剂产生的中间间隙状态增加了TiO₂的可见光吸收，但也充当光生电子-空穴对的重组中心，阻碍其光催化活性。这引发了研究界开发替代和新型可见光活性光催化剂，以有效利用太阳能。已经研究了大量属于不同晶体结构族的无机半导体作为光催化剂，主要关注太阳能水分解。半导体纳米带隙，合适的带边缘位置，高表面积，最佳粒径和结晶度以及令人兴奋的形态的固有物理化学性质是识别新型光催化剂的有用标记。然而，仅仅满足这些标准并不能使半导体用作可见光活性光催化剂。光诱导电荷载体的产生，迁移和分离以及它们的氧化还原反应具有分子表面，可以确定材料的光催化效率。光生电荷载体的重组是降低光催化剂效率的关键限制因素。这个问题可以通过各种方式克服：（i）用作为电子吸收剂的贵金属表面改性光催化剂，（ii）使用牺牲电子或空穴清除剂，（iii）改变形状或减少形状的形态控制半导体的粒径通过增加表面积和缩短电荷载流子到表面的扩散路径来增加光催化活性。在纳米复合材料中耦合具有合适带位的半导体有助于电荷载体分离，从而提高光催化活性。

2.3 g-C₃N₄/TiO₂复合材料

通过上面的理论可以得出，不管是g-C₃N₄还是TiO₂单一的光催化活性都有自己的缺陷，同时它们都可以通过与其他半导体材料进行复合可以改善其光催化性能。g-C₃N₄具有比TiO₂更负的导带（CB）位置，并且带隙位置刚好与TiO₂形成互补，可以有效地避免光催化反应过程中光生电子-空穴对的重组g-C₃N₄可用作有效的助催化剂以增强TiO ₂的可见光光催化活性。

g-C₃N₄和TiO₂之间的电子相互作用很强。因此，与TiO ₂相比，更负电位的g-C₃N₄的导带有利于光生电子从前者转移到后者。这有利于光生电荷载体分离，从而提高复合材料的光催化活性。电荷载体分离可以通过沉积在光催化剂表面上的贵金属捕获光激发的导带电子来实现，如在TiO ₂：Pt的情况下或通过制造半导体异质结如g-C₃N₄/Fe₃O₄。在g-C₃N₄中以约456nm为中心的PL（光致发光）发射可归因于电荷载体的辐射复合。随着TiO₂用量的增加，在纳米复合材料中观察到g-C₃N₄的PL发射强度显着降低。这些结果清楚地显示了通过将其与TiO₂纳米颗粒偶联来抑制g-C₃N₄中的电子-空穴复合。尽管g-C₃N₄/TiO₂（1：1）显示出最低的PL发射强度，显示出高度延迟的电子-空穴对重组，但与纳米复合物g-C₃N₄/TiO₂（2：1）相比，其光催化活性较低。目前尚不清楚这种行为的确切原因。因此，观察到的增强的g-C₃N₄/TiO₂纳米复合材料的可见光光催化活性可主要归因于g-C₃N₄和TiO2界面处的较高表面积和有效光生电荷载体分离。

3.半导体光诱导的ATRP